Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi boost theo chế độ dòng điện đỉnh

Đề tài: “Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độdòng điện đỉnh” GVHD : PGS... MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER 3.. Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biế

Đề tài: “Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ

dòng điện đỉnh”

GVHD : PGS TS Trần Trọng Minh Nhóm : 1

Họ tên : Vũ Trí Thành - 20209501

Phạm Đức Long- 20209502 Phạm Đình Đức - 20209583

1 YÊU CẦU THIẾT KẾ

2 MÔ HÌNH HÓA BỘ BIẾN ĐỔI BOOST CONVERTER

3 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN

4 TỔNG HỢP CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH (BỘ BÙ)

4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

6 KẾT LUẬN

Thiết kế mạch vòng điều chỉnh cho bộ biến đổi Boost theo chế độ dòng điện đỉnh

+ Nội dung thiết kế: Mô hình hóa, Cấu trúc điều khiển và cách thức tính toán bộ điều chỉnh (bộ bù).

+ Mô phỏng cấu trúc điều khiển:

- Tải thay đổi

- Nguồn thay đổi ±10%

- Nhận xét kết quả mô phỏng

• Điện áp vào Uin = 5V

IL= = = 6.4 (A)

- Đối với bộ biến đổi boost:

+ Điện cảm được tính theo công thức: L =

+ Điện kháng được tính theo công thức:

C =Với là độ đập mạch dòng điện qua cuộn cảm: = 10%-20% IL: = 0.1% - 1% Uo

Chọn =15% IL và =0.5% Uo ta tính được L và C:

L = 5.25e-06 (H)

Mạch lực BBĐ Boost

(1-D):1

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH MẠNG PHẦN TỬ

ĐÓNG CẮT

Trạng thái 1 van ON

(D=1) Þ U1=0

Từ mô hình điểm làm việc xác lập

Trạng thái 2 van OFF (D=0)

=> U1=U2

Từ mô hình trung bình

1( )=[1− ( )] 2( )

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG

BÌNH MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT

Ta có sơ đồ bộ biến đổi boost converter với tín Tuyến tính hóa tại điểm

hiệu nhỏ làm việc cân bằng:

Thay (2) vào (1) ta có:

Với :

Từ (4) ta có:

Viết phương trình mạch vòng dòng điện qua cuộn cảm:

Thay (5) vào (7):

Từ PT trên ta có hàm truyền điện áp ra và hệ số điều chế:

Thay (6) vào (7) ta có:

Từ PT trên ta cũng có hàm truyền giữa hệ số điều chế và dòng điện:

MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUNG BÌNH

MẠNG PHẦN TỬ ĐÓNG CẮT

Hàm truyền giữa điện áp ra và dòng điện của bộ biến đổi Boost:

Với:

SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO NGUYÊN LÝ DÒNG ĐỈNH

- Thiết kế theo chế độ dòng điện đỉnh ta cần chọn hệ số bù khi D>0.5 thỏa mãn:

Với:

++

- Ngoài ra, có thể chọn =

 Ở bài thiết kế này, chọn =

wP =769.2308

Đồ thị Bode của hàm truyền Gvi :

Nhận xét :Tần số cắt là 118 , độ dự trữ pha là 136 Hệ ổn định nhưng có sai lệch tĩnh Để giảm độ dự trữ pha và tăng tần số cắt ( đáp ứng nhanh hơn) ta

sử dụng “bộ bù loại II”, khâu tích phân để triệt tiêu sai lệch tĩnh.

tiêu sai lệch tĩnh.

- Độ dự trữ pha của bộ bù được tính bởi:

= (-90) + PM –phase1 với + PM: là độ dự trữ pha hệ hở

= -306.0597 + phase1: góc pha của đối tượng

tại tần số fc

+ : góc pha của bộ bù loại II tại tần số cắt

- Tần số điểm 0 và điểm cực được xác định bởi công thức:

Bộ bù loại II:

Ta thiết kế bộ bù để :

+ Hệ hở có fc=1500hz

+Độ dự trữ pha PM=55

pha cho hệ thống tại tần số cắt mong muốn

tăng biên độ của hệ thống tại vùng tần số thấp để giảm sai lệch tĩnh

Ta có hàm truyền đạt của bộ điều khiển ( bộ bù loại II):

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :

Điện áp đặt thay đổi

Tải thay đổi

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :

Thay đổi điện áp đặt từ 15V lên18V

Ta thấy khi thay đổi điện áp đặt thì điện áp ra bám giá trị đặt Điên áp đập mạchnhỏ hơn 1% điện áp ra

Khi điện áp đầu vào dao động 0.5V với tần số 2 khz:

Kết quả mô phỏng khi xét tới các ảnh hưởng :

Khi tải thay đổi:

R’=1/2 R

 Điện áp ra đập mạch lớn hơn

R’=2 R

Điện áp ra đập mạnh nhỏ hơn

• Bộ điều khiển ở trên cho chất lượng điện áp ra khá tốt.

• Không có độ quá điều chỉnh

• Thời gian đáp ứng nhanh ( 0.06s)

• Điện áp đạp mạch nhỏ cỡ (1.6%)

đã lắng nghe!